Zašto i koji gasovi se nazivaju „plemenitim“? Šta je inertni gas Hemijska svojstva plemenitih gasova

Čak i ako niste hemičar, ili osoba bliska hemiji, vjerovatno ste čuli za takvo ime kao što su inertni plinovi. Vjerovatno ste također čuli za postojanje takve definicije kao što su plemeniti plinovi.

Zanimljivo je da je ovo ime dodijeljeno istoj grupi plinova, a danas ćemo razumjeti zašto se plemeniti plinovi nazivaju plemenitim plinovima, a također ćemo ukratko razmotriti informacije o njima.

Šta su inertni gasovi

Cijela grupa tvari, odnosno kemijskih elemenata, odmah se uklapa u karakteristike inertnih plinova. Svi imaju slična svojstva. Inertne gasove karakteriše to što su bez mirisa i mirisa u normalnim uslovima. Osim toga, odlikuju se i vrlo niskim nivoom hemijske reaktivnosti.

U grupu inertnih gasova spadaju radon, helijum, ksenon, argon, kripton i neon.

Zašto se inertni gasovi nazivaju plemenitim gasovima?

Danas se u hemiji inertni plinovi sve više nazivaju plemenitim plinovima, ali ranije ovaj naziv nije bio ništa manje uobičajen od službenog („Inert“). A istorija nastanka ovog imena je prilično zanimljiva.

Ime potiče direktno od svojstava plinova, jer oni praktički ne stupaju ni u kakve reakcije s bilo kojim drugim elementima periodnog sistema, čak i ako je riječ o plinovima. Zauzvrat, preostali elementi vrlo voljno ostvaruju takvu "vezu", ulazeći u reakcije jedni s drugima. Na osnovu toga, inertni gasovi su počeli da se nazivaju vrlo uobičajenim imenom "plemeniti", koji je vremenom dobio gotovo službeni status, koji danas koriste naučnici.

Zanimljivo je i to da se pored „plemenitih“ gasova često nazivaju „retkim“ i inertni gasovi. I ovo ime je također lako objasniti - uostalom, među svim elementima periodnog sistema, može se primijetiti samo 6 takvih plinova.

Upotreba inertnih gasova

Zbog vlastitih karakteristika, rijetki plinovi su prilično sposobni za korištenje u obliku jedinstvenih rashladnih sredstava u kriogenoj tehnologiji. Ovo je postalo moguće jer su tačke ključanja i topljenja elemenata veoma niske.

Osim toga, ako govorimo direktno o heliju, on se koristi kao jedna od komponenti za proizvodnju smjesa za disanje koje se aktivno koriste tijekom ronjenja.

Široko se koristi i argon, koji se koristi u zavarivanju i rezanju. A svojstva niske toplinske provodljivosti čine argon također idealnim materijalom za punjenje prozora s dvostrukim staklom.

Glavnu podgrupu osme grupe periodnog sistema čine plemeniti gasovi - helijum, neon, argon, kripton, ksenon i radon. Ove elemente karakteriše vrlo niska hemijska aktivnost, zbog čega ih nazivamo plemenitim ili inertnim gasovima. Oni samo sa poteškoćama stvaraju spojeve s drugim elementima ili tvarima; hemijska jedinjenja helijuma, neona i argona nisu dobijena. Atomi plemenitih gasova nisu kombinovani u molekule, drugim rečima, njihovi molekuli su jednoatomski.

Plemeniti gasovi završavaju svaki period sistema elemenata. Osim helijuma, svi oni imaju osam elektrona u vanjskom elektronskom sloju atoma, čineći vrlo stabilan sistem. Elektronski omotač helijuma, koji se sastoji od dva elektrona, također je stabilan. Stoga se atomi plemenitih plinova odlikuju visokim energijama jonizacije i, po pravilu, negativnim energijama afiniteta elektrona.

U tabeli 38 prikazana su neka svojstva plemenitih gasova, kao i njihov sadržaj u vazduhu. Vidi se da su temperature ukapljivanja i skrućivanja plemenitih gasova niže što su njihove atomske mase ili serijski brojevi niži: najniža temperatura ukapljivanja je za helijum, najviša za radon.

Tabela 38. Neka svojstva plemenitih gasova i njihov sadržaj u vazduhu

Sve do kraja 19. veka verovalo se da se vazduh sastoji samo od kiseonika i azota. Ali 1894. godine, engleski fizičar J. Rayleigh ustanovio je da je gustina azota dobijenog iz vazduha (1,2572) nešto veća od gustine azota dobijenog iz njegovih jedinjenja (1,2505). Profesor hemije W. Ramsay je sugerirao da je razlika u gustini uzrokovana prisustvom nekog težeg plina u atmosferskom dušiku. Kombinacijom azota sa vrućim magnezijumom (Ramsay) ili izazivanjem njegove kombinacije sa kiseonikom delovanjem električnog pražnjenja (Rayleigh), oba naučnika su izolovala male količine hemijski inertnog gasa iz atmosferskog azota. Tako je otkriven do sada nepoznat element nazvan argon. Nakon argona, izolovani su helijum, neon, kripton i ksenon, sadržani u vazduhu u neznatnim količinama. Poslednji element podgrupe - radon - otkriven je tokom proučavanja radioaktivnih transformacija.

Treba napomenuti da je postojanje plemenitih gasova još 1883. godine, dakle 11 godina pre otkrića argona, predvideo ruski naučnik II A. Morozov (1854-1946), koji je 1882. godine bio zatvoren zbog učešća u revolucionarnom pokretu. od strane carske vlade u tvrđavu Šliselburg. N.A. Morozov je ispravno odredio mjesto plemenitih plinova u periodnom sistemu, iznio ideje o složenoj strukturi atoma, mogućnosti sintetiziranja elemenata i korištenja unutaratomske energije. N.A. Morozov je pušten iz zatvora 1905. godine, a njegova izuzetna predviđanja postala su poznata tek 1907. godine nakon objavljivanja njegove knjige „Periodični sistemi strukture materije“, napisane u samici.

Godine 1926. N. A. Morozov je izabran za počasnog člana Akademije nauka SSSR-a.

Dugo se vjerovalo da atomi plemenitog plina općenito nisu u stanju formirati kemijske veze s atomima drugih elemenata. Poznata su samo relativno nestabilna molekularna jedinjenja plemenitih gasova - na primer, hidrati nastali delovanjem komprimovanih plemenitih gasova na kristalizovanu prehlađenu vodu. Ovi hidrati pripadaju tipu klatrata (vidi § 72); valentne veze ne nastaju tokom formiranja takvih jedinjenja.

Formiranju klatrata sa vodom pogoduje prisustvo brojnih šupljina u kristalnoj strukturi leda (vidi § 70).

Međutim, proteklih decenija otkriveno je da su kripton, ksenon i radon sposobni da se kombinuju sa drugim elementima i, pre svega, sa fluorom. Tako su direktnom interakcijom plemenitih gasova sa fluorom (zagrevanjem ili električnim pražnjenjem) dobijeni fluoridi i. Sve su to kristali koji su stabilni u uobičajenim uslovima. Derivati ​​ksenona su takođe dobijeni u oksidacionom stanju - heksafluorid, trioksid, hidroksid. Posljednja dva spoja pokazuju kisela svojstva; pa, reagirajući sa alkalijama, formiraju soli ksenonske kiseline, na primjer: .

- (inertni gas), grupa bezbojnih i mirisnih gasova koji čine grupu 0 u periodnom sistemu. To uključuje (po rastućem redoslijedu atomskog broja) HELIJ, NEON, ARGON, KRIPTON, KSENON i RADON. Niska hemijska aktivnost...... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

PLEMENI GASOVI- PLEMENI GASOVI, hem. elementi: helijum, neon, argon, kripton, ksenon i emanacija. Ime su dobili po nesposobnosti da reaguju sa drugim elementima. Godine 1894. engleski. Naučnici Rayleigh i Ramsay su otkrili da se N dobija iz vazduha... Velika medicinska enciklopedija

- (inertni gasovi), hemijski elementi VIII grupe periodnog sistema: helijum He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn. Hemijski inertan; svi elementi osim He formiraju inkluzione spojeve, na primjer Ar?5.75H2O, Xe okside, ... ... Moderna enciklopedija

Plemeniti gasovi- (inertni gasovi), hemijski elementi VIII grupe periodnog sistema: helijum He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn. Hemijski inertan; svi elementi osim He formiraju inkluzione spojeve, na primjer Ar´5.75H2O, Xe okside, ... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

- (inertni gasovi) hemijski elementi: helijum He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn; pripadaju grupi VIII periodnog sistema. Monatomski gasovi su bezbojni i bez mirisa. Prisutan u malim količinama u vazduhu, nalazi se u ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

Plemeniti gasovi- (inertni gasovi) elementi grupe VIII periodnog sistema D.I. Mendeljejeva: helijum He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn. Prisutan u malim količinama u atmosferi, nalazi se u nekim mineralima, prirodnim gasovima, ... ... Ruska enciklopedija zaštite rada

PLEMENI GASOVI- (vidi) jednostavne supstance formirane od atoma elemenata glavne podgrupe VIII grupe (vidi): helijum, neon, argon, kripton, ksenon i radon. U prirodi nastaju tokom različitih nuklearnih procesa. U većini slučajeva dobijaju se frakciono ... ... Velika politehnička enciklopedija

- (inertni gasovi), hemijski elementi: helijum He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn; pripadaju grupi VIII periodnog sistema. Monatomski gasovi su bezbojni i bez mirisa. Prisutan u malim količinama u vazduhu, nalazi se u ... ... enciklopedijski rječnik

- (inertni gasovi, retki gasovi), hemijski. elementi VIII gr. periodično sistemi: helijum (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe), radon (Rn). U prirodi nastaju kao rezultat raspadanja. nuklearnih procesa. Vazduh sadrži 5,24 * 10 4% zapremine He, ... ... Hemijska enciklopedija

- (inertni gasovi), hemijski elementi: helijum He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn; pripadaju VIII periodičnoj grupi. sistemima. Monatomski gasovi su bezbojni i bez mirisa. Prisutni su u malim količinama u vazduhu, sadržani u određenim ... ... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

Knjige

• , D. N. Putintsev, N. M. Putintsev. Knjiga istražuje strukturna, termodinamička i dielektrična svojstva plemenitih plinova, njihov međusobni odnos i međumolekularnu interakciju. Dio teksta priručnika služi...
• Struktura i svojstva jednostavnih supstanci. Plemeniti gasovi. Tutorial. Grif MO RF, Putintsev D.N. Knjiga ispituje strukturna, termodinamička i dielektrična svojstva plemenitih gasova, njihov međusobni odnos i međumolekularnu interakciju. Dio teksta priručnika služi...

British International School

Sažetak o hemiji

“Inertni gasovi i njihova svojstva”

Učenik 9. razreda

Sokolenko Alexey

Supervizor:

Chernysheva I.V.

II Uvod………………………………………………………………………………………………2

1.1 Inertni gasovi – elementi VIIIA grupe…………………………………………………2

1.2 Argon na zemlji i u svemiru…………………………………………………………….5

IIIstorija otkrića gasova…………………………………………………………………………..7

2.1 Argon………………………………………………………………………………… 7

2.2 Helij…………………………………………………………………………………..8

2.3 Kripton…………………………………………………………………..…………………..9

2.4 Neon…………………………………………………………………..…………………9

2.5 Ksenon…………………………………………………………………………………………………………….9

2.6 Radon…………………………………………………………………………….10

III Osobine inertnih plinova i njihovih spojeva…………………………………………………………………………..10

3.1 Fizička svojstva inertnih plinova…………………………………………….10

3.2 Hemijska svojstva inertnih plinova…………………………………….11

3.3 Dobijanje argona……………………………………………………………………………………..14

3.4 Fiziološka svojstva inertnih plinova……………………………………15

IVUpotreba inertnih gasova…………………………………………………………………..16

Spisak referenci…………………………………………………………………………..18

I. UVOD.

Svuda i svuda smo okruženi atmosferskim vazduhom. Od čega se sastoji? Odgovor nije težak: od 78,08 posto dušika, 20,9 posto kisika, 0,03 posto ugljičnog dioksida, 0,00005 posto vodonika, oko 0,94 posto su takozvani inertni plinovi. Potonji su otkriveni tek krajem prošlog stoljeća.

Radon nastaje tokom radioaktivnog raspada radijuma i nalazi se u zanemarljivim količinama u materijalima koji sadrže uranijum, kao iu nekim prirodnim vodama. Helijum, proizvod radioaktivnog α-raspada elemenata, ponekad se nalazi u značajnim količinama u prirodnom gasu i gasu koji se oslobađa iz naftnih bušotina. Ovaj element se nalazi u ogromnim količinama na Suncu i drugim zvijezdama. To je drugi najzastupljeniji element u svemiru (poslije vodonika).

1.1 Inertni gasovi - elementi grupe 8A.

Konfiguracija vanjskog elektronskog sloja atoma helija 1 s 2, preostali elementi podgrupe VIII – ns 2 n.p. 6 .

1.2 Argon na zemlji i u svemiru.

Na Zemlji ima mnogo više argona nego svih ostalih elemenata njegove grupe zajedno. Njegov prosječni sadržaj u zemljinoj kori (klark) je 14 puta veći od helijuma i 57 puta veći od neona. U vodi ima argona do 0,3 cm 3 po litru morske vode i do 0,55 cm 3 po litru slatke vode. Zanimljivo je da se više argona nalazi u vazduhu plivajućeg mjehura riba nego u atmosferskom zraku. To je zato što je argon rastvorljiviji u vodi od azota... Glavno “skladište” zemaljskog argona je atmosfera. Sadrži (težinski) 1,286%, a 99,6% atmosferskog argona je najteži izotop - argon-40. Udio ovog izotopa u argonu zemljine kore je još veći. U međuvremenu, za veliku većinu svjetlosnih elemenata slika je suprotna - prevladavaju svjetlosni izotopi. Razlog za ovu anomaliju otkriven je 1943. U zemljinoj kori nalazi se moćan izvor argona-40 - radioaktivni izotop kalijuma 40 K. Na prvi pogled, ovog izotopa nema mnogo u dubinama - samo 0,0119% ukupnog sadržaja kalijuma. Međutim, apsolutna količina kalijuma-40 je velika, budući da je kalijum jedan od najzastupljenijih elemenata na našoj planeti. Svaka tona magmatske stijene sadrži 3,1 g kalijuma-40. Radioaktivni raspad atomskih jezgara kalija-40 odvija se istovremeno na dva načina. Otprilike 88% kalijuma-40 prolazi kroz beta raspad i pretvara se u kalcijum-40. Ali u 12 slučajeva od 100 (u prosjeku), jezgra kalija-40 ne emituju, već, naprotiv, hvataju jedan elektron iz K-orbite najbliže jezgru („K-hvatanje“). Uhvaćeni elektron se kombinuje sa protonom - u jezgri se formira novi neutron i emituje se neutrino. Atomski broj elementa se smanjuje za jedan, ali masa jezgra ostaje praktički nepromijenjena. Ovako se kalijum pretvara u argon. Period poluraspada od 40 K je prilično dug - 1,3 milijarde godina. Stoga će se proces formiranja 40 Ar u utrobi Zemlje nastaviti još dugo, jako dugo. Stoga će, iako izuzetno sporo, sadržaj argona u zemljinoj kori i atmosferi stalno rasti, gdje argon „izdiše“ litosfera kao rezultat vulkanskih procesa, trošenja i rekristalizacije stijena, kao i izvora vode. Istina, tokom postojanja Zemlje, zalihe radioaktivnog kalija su bile potpuno iscrpljene - postalo je 10 puta manje (ako se starost Zemlje smatra jednakom 4,5 milijardi godina). Odnos izotopa 40 Ar: 40 K i 40 Ar: 36 Ar u stijenama činio je osnovu argonske metode za određivanje apsolutne starosti minerala. Očigledno, što je veći odnos, to je pasmina starija. Metoda argona smatra se najpouzdanijim za određivanje starosti magmatskih stijena i većine kalijevih minerala. Za razvoj ove metode profesor E.K. Gerling je dobio Lenjinovu nagradu 1963. Dakle, sav ili skoro sav argon-40 na Zemlji potiče od kalijuma-40. Stoga teški izotop dominira u zemaljskom argonu. Ovaj faktor objašnjava, inače, jednu od anomalija periodnog sistema. Suprotno prvobitnom principu njegove konstrukcije - principu atomskih težina - argon se stavlja u tabelu ispred kalijuma. Kada bi u argonu dominirali laki izotopi, kao u susjednim elementima (kao što je očigledno slučaj u svemiru), onda bi atomska težina argona bila dvije do tri jedinice manja... Sada o lakim izotopima. Odakle dolaze 36 Ar i 38 Ar? Moguće je da je neki dio ovih atoma reliktnog porijekla, tj. Dio laganog argona došao je u Zemljinu atmosferu iz svemira tokom formiranja naše planete i njene atmosfere. Ali većina lakih izotopa argona rođena je na Zemlji kao rezultat nuklearnih procesa. Vjerovatno još nisu otkriveni svi takvi procesi. Najvjerojatnije su neki od njih prestali davno, jer su kratkotrajni "matični" atomi iscrpljeni, ali još uvijek su u tijeku nuklearni procesi u kojima se rađaju argon-36 i argon-38. Ovo je beta raspad hlora-36, bombardovanje alfa čestica (u uranijumskim mineralima) sumpora-33 i hlora-35:

36 17 Cl β – → 36 18 Ar + 0 –1 e + ν.

33 16 S + 4 2 He → 36 18 Ar + 1 0 n .

35 17 Cl + 4 2 He → 38 18 Ar + 1 0 n + 0 +1 e .

Argon je prisutan u materiji Univerzuma čak i više nego na našoj planeti. Posebno je bogat u materiji vrućih zvijezda i planetarnih maglina. Procjenjuje se da u svemiru ima više argona nego hlora, fosfora, kalcijuma i kalijuma - elemenata koji su veoma česti na Zemlji. Izotopi 36 Ar i 38 Ar dominiraju u kosmičkom argonu; argona-40 ima vrlo malo u svemiru. Na to ukazuje masena spektralna analiza argona iz meteorita. U isto nas uvjeravaju i kalkulacije rasprostranjenosti kalija. Ispostavilo se da u svemiru ima otprilike 50 hiljada puta manje kalijuma nego argona, dok na Zemlji njihov odnos jasno ide u korist kalijuma - 660:1. A pošto je kalijuma malo, odakle onda argon-40?!

IIIstorija otkrića inertnih gasova.

Do kraja 18. stoljeća otkriveni su mnogi poznati plinovi. To uključuje: kiseonik – gas koji podržava sagorevanje; ugljični dioksid - mogao bi se lako otkriti po vrlo izvanrednom svojstvu: zamutio je krečnu vodu; i, konačno, azot, koji ne podržava sagorevanje i nema uticaja na krečnu vodu. To je bio sastav atmosfere u glavama hemičara tog vremena, i niko osim poznatog engleskog naučnika Lorda Cavendisha nije sumnjao u to.

I imao je razloga za sumnju.

Godine 1785. izveo je prilično jednostavan eksperiment. Prije svega, uklonio je ugljični dioksid iz zraka. Na preostalu mješavinu dušika i kisika djelovao je električnom varnicom. Dušik je, reagujući sa kiseonikom, proizvodio burne pare azotnih oksida, koji su se, rastvarajući se u vodi, pretvarali u azotnu kiselinu. Ova operacija je ponovljena mnogo puta.

Međutim, nešto manje od jedne stote zapremine vazduha uzete za eksperiment je ostalo nepromenjeno. Nažalost, ova epizoda je dugo godina bila zaboravljena.

Godine 1785. engleski hemičar i fizičar G. Cavendish otkrio je neki novi gas u vazduhu, neobično hemijski stabilan. Ovaj gas je činio otprilike sto dvadeseti deo zapremine vazduha. Ali Kevendiš nije uspeo da otkrije o kakvoj se vrsti gasa radi. Ovaj eksperiment je zapamćen 107 godina kasnije, kada je Džon Vilijam Strut (Lord Rejli) naišao na istu nečistoću, primetivši da je azot u vazduhu teži od azota izolovanog iz jedinjenja. Pošto nije pronašao pouzdano objašnjenje za ovu anomaliju, Rayleigh se preko časopisa Nature obratio svojim kolegama prirodoslovcima s prijedlogom da zajedno razmišljaju i rade na otkrivanju njenih uzroka... Dvije godine kasnije Rayleigh i W. Ramsay su ustanovili da postoji je zaista primesa nepoznatog gasa u azotu vazduha, težeg od azota i izuzetno inertnog hemijski. Kada su izašli u javnost sa svojim otkrićem, bilo je zapanjujuće. Mnogima se činilo nevjerovatnim da je nekoliko generacija naučnika, koji su izvršili hiljade vazdušnih testova, previdjeli njegovu komponentu, pa čak i tako uočljivu - gotovo postotak! Inače, na današnji dan i sat, 13. avgusta 1894. godine, argon je dobio ime, što u prijevodu s grčkog znači "neaktivan". Predložio ga je dr. Medan, koji je predsjedavao sastankom. U međuvremenu, nije iznenađujuće što je argon tako dugo izmicao naučnicima. Uostalom, u prirodi nije pokazao apsolutno ništa od sebe! Paralela s nuklearnom energijom se nameće sama od sebe: govoreći o teškoćama njenog otkrivanja, A. Ajnštajn je primetio da nije lako prepoznati bogatu osobu ako ne troši svoj novac... Skepticizam naučnika brzo je raspršen eksperimentalnim ispitivanjem i uspostavljanje fizičkih konstanti argona. Ali to nije bilo bez moralnih troškova: uznemiren napadima svojih kolega (uglavnom hemičara), Rayleigh je napustio proučavanje argona i hemije uopšte i fokusirao se na fizičke probleme. Veliki naučnik, postigao je izuzetne rezultate u fizici, za šta je 1904. godine dobio Nobelovu nagradu. Zatim se u Stockholmu ponovo susreo s Ramsayem, koji je istog dana dobio Nobelovu nagradu za otkriće i proučavanje plemenitih plinova, uključujući argon.

U februaru 1895. Razmay je primio pismo od londonskog meteorologa Myersa, u kojem je izvještavao o eksperimentima američkog geologa Hillebranda, koji je prokuhao rijetke minerale uranijuma u sumpornoj kiselini i primijetio oslobađanje plina čija su svojstva podsjećala na dušik. Što je više uranijuma sadržano u mineralima, oslobađalo se više gasa. Hillebrand je provizorno pretpostavio da je ovaj plin dušik. "Može li biti argon?" – upitao je autor pisma.

Ubrzo je Razmay poslao svoje pomoćnike u londonske hemijske prodavnice za uranijumski mineral kleveit. Kupljeno je 30 grama kleveita, a istog dana Razmay i njegov pomoćnik Matthews izvukli su nekoliko kubnih centimetara plina. Razmay je podvrgao ovaj gas spektroskopskom ispitivanju. Vidio je jarko žutu liniju, vrlo sličnu liniji natrijuma, a u isto vrijeme različitu od nje po svom položaju u spektru. Razmay je bio toliko iznenađen da je rastavio spektroskop, očistio ga, ali je novim eksperimentom ponovo otkrio jarko žutu liniju koja se nije poklapala sa linijom natrija. Razmay je pogledao kroz spektre svih elemenata. Konačno se sjetio misteriozne linije u spektru solarne korone.

Godine 1868, tokom pomračenja Sunca, francuski istraživač Jansen i Englez Lockyer otkrili su jarko žutu liniju u spektru sunčevih prominencija, koja nije bila u zemaljskom spektru izvora svjetlosti. Godine 1871. Lockyer je sugerirao da li ova linija možda pripada spektru tvari nepoznate na Zemlji.

Ovaj hipotetički element nazvao je helijumom, odnosno "solarnim". Ali nije pronađen na zemlji. Fizičare i hemičare to nije zanimalo: na Suncu su, kažu, uslovi potpuno drugačiji, a tamo će vodonik proći za helijum.

Da li je ovaj helijum zaista u njegovim rukama? Razmay je gotovo siguran u to, ali želi čuti potvrdu od poznatog spektroskopista Crookesa. Razmai mu šalje plin na istraživanje i piše da je pronašao neki novi plin, koji on naziva kripton, što na grčkom znači "skriven". Crookesov telegram je glasio: "Kripton je helijum."

2.3 Krypton.

Do 1895. godine otkrivena su dva inertna plina. Bilo je jasno da između njih mora postojati još jedan plin, čija je svojstva Razmay opisao slijedeći primjer Mendeljejeva. Lecoq de Boisbaudran je čak predvidio i težinu neotkrivenog plina - 20,0945.

I nepoznato je da li bi naučnik otkrio nove inertne gasove da, tokom njegove potrage, Linde u Genmaniji i Hampson u Engleskoj nisu istovremeno izvadili patent za mašinu koja tečni vazduh.

Činilo se da je ova mašina posebno stvorena za detekciju inertnih plinova. Princip njegovog rada temelji se na dobro poznatom fizičkom fenomenu: ako komprimirate zrak, pustite ga da se brzo širi, on se hladi. Ohlađeni vazduh se koristi za hlađenje novog dela vazduha koji ulazi u mašinu, itd., sve dok se vazduh ne pretvori u tečnost.

Nakon što je ispario gotovo sav dušik i kisik, Razmai je stavio preostali tekući zrak u plinometar. Mislio je da u njemu pronađe helijum, jer je vjerovao da taj plin isparava sporije od kisika i dušika. Pročistio je plin u gasometru od nečistoća kisika i dušika i snimio spektar u kojem je snimio dvije dosad nepoznate linije.

Zatim je Razmay stavio 15 litara argona u cilindar u tečnom vazduhu. Kako bi pronašao inertni plin, izračunat da je lakši od argona i kriptona, Razmay je prikupio prve dijelove isparavanja argona. Rezultat je bio novi spektar sa jarko crvenim linijama. Razmai je oslobođeni plin nazvao neon, što na grčkom znači "novi".

Zatim je Razmay stavio 15 litara argona u cilindar u tečnom vazduhu. Kako bi pronašao inertni plin, izračunat da je lakši od argona i kriptona, Razmay je prikupio prve dijelove isparavanja argona. Rezultat je bio novi spektar sa jarko crvenim linijama. Razmai je novi plin nazvao neon, što na grčkom znači "novi".

2.5 Xenon.

Godine 1888. Razmayev pomoćnik Travers napravio je mašinu sposobnu da proizvede temperaturu od -253 0 C. Uz njenu pomoć je dobijen čvrsti argon. Svi plinovi su oddestilirani osim kriptona. A već u nerafiniranom kriptonu pronađen je ksenon („vanzemaljac“). Da bi dobili 300 kubnih centimetara ksenona, naučnici su morali da obrade 77,5 miliona litara atmosferskog vazduha tokom 2 godine.

Već je rečeno da je helijum prisutan u mineralima uranijuma. Što je više uranijuma u kleveitu, to je više helijuma. Razmay je dugo pokušavao da pronađe vezu između sadržaja uranijuma i helijuma, ali nije uspio. Rješenje je došlo s druge strane; bilo je povezano sa otkrićem radioaktivnosti.

Otkriveno je da radij ispušta plinovitu tvar zvanu emanacija. 1 gram radijuma dnevno oslobađa jedan kubni milimetar emanacije. Godine 1903. Razmay i poznati fizičar Soddy počeli su proučavati emanaciju. Na raspolaganju su imali samo 50 miligrama radijum bromida; u isto vrijeme nisu imali više od 0,1 kubni milimetar emanacije.

Da bi obavio posao, Razmay je napravio ultra-osjetljive vage koje su pokazivale četiri milijarditi dio grama. Istraživači su ubrzo otkrili da je emanacija najnoviji član porodice plemenitih plinova.

Dugo vremena nisu bili u stanju da ispitaju spektar emanacije. Jednom, nakon što su cijev sa emanacijom ostavili nekoliko dana, stavili su je u spektroskop i bili iznenađeni kada su vidjeli dobro poznate linije helijuma u spektroskopu.

Ova činjenica je potvrdila pretpostavku Rutherforda i Soddyja da je radioaktivna transformacija povezana s transformacijom atoma. Radijum se spontano raspao, pretvorio u emanaciju i oslobodio jezgro atoma helijuma. Jedan element se pretvorio u drugi.

Naučnici sada razumiju zašto se helijum nalazi u uranijumskim materijalima; jedan je od proizvoda raspada uranijuma. Godine 1923, odlukom Međunarodnog komiteta za hemijske elemente, emanacija je preimenovana u radon.

III Svojstva inertnih gasova i njihovih jedinjenja.

3.1 Fizička svojstva inertnih plinova.

Plemeniti gasovi su bezbojni, jednoatomni gasovi bez boje i mirisa.

Plemeniti gasovi imaju veću električnu provodljivost od drugih gasova i sjajno svetle kada struja prolazi kroz njih: helijum sa jarko žutom svetlošću, jer u njegovom relativno jednostavnom spektru dvostruka žuta linija prevladava nad svim ostalima; neon ima vatreno crveno svjetlo, jer njegove najsjajnije linije leže u crvenom dijelu spektra.

Zasićena priroda atomskih molekula inertnih plinova također se ogleda u činjenici da inertni plinovi imaju niže tačke ukapljivanja i smrzavanja od drugih plinova iste molekularne težine. Od podgrupe teških inertnih gasova, argon je najlakši. 1,38 puta je teži od vazduha. Postaje tečno na –185,9°C, stvrdnjava se na –189,4°C (pod normalnim uslovima pritiska).

Za razliku od helijuma i neona, prilično se dobro adsorbira na površinama čvrstih tijela i otapa se u vodi (3,29 cm 3 u 100 g vode na 20 °C). Argon se još bolje otapa u mnogim organskim tečnostima. Ali je praktično nerastvorljiv u metalima i ne difunduje kroz njih.

3.2 Hemijska svojstva inertnih plinova.

Dugo vremena nisu pronađeni uslovi pod kojima bi plemeniti gasovi mogli stupiti u hemijske interakcije. Nisu formirali prava hemijska jedinjenja. Drugim riječima, njihova valencija je bila nula. Na osnovu toga, odlučeno je da se nova grupa hemijskih elemenata smatra nultom. Niska hemijska aktivnost plemenitih gasova objašnjava se krutom konfiguracijom od osam elektrona spoljašnjeg elektronskog sloja. Polarizabilnost atoma raste sa povećanjem broja elektronskih slojeva. Stoga bi trebalo da se poveća kada se prelazi sa helijuma na radon. Reaktivnost plemenitih plinova također bi trebala rasti u istom smjeru.

Tako je već 1924. godine izražena ideja da su neka jedinjenja teških inertnih gasova (posebno ksenon fluoridi i hloridi) termodinamički prilično stabilna i mogu postojati u normalnim uslovima. Devet godina kasnije, ovu ideju su podržali i razvili poznati teoretičari - Pauling i Oddo. Proučavanje elektronske strukture ljuski kriptona i ksenona sa stanovišta kvantne mehanike dovelo je do zaključka da su ovi gasovi u stanju da formiraju stabilna jedinjenja sa fluorom. Bilo je i eksperimentatora koji su odlučili da testiraju hipotezu, ali je vreme prolazilo, eksperimenti su sprovedeni, a ksenon fluorid nije dobijen. Kao rezultat toga, gotovo svi radovi u ovoj oblasti su obustavljeni, a mišljenje o apsolutnoj inertnosti plemenitih gasova konačno je uspostavljeno.

Međutim, 1961. godine, Bartlett, zaposlenik jednog od univerziteta u Kanadi, proučavajući svojstva heksafluorida platine, jedinjenja aktivnijeg od samog fluora, otkrio je da je jonizacijski potencijal ksenona manji od potencijala kisika (12, 13 i 12, 20 eV, respektivno). U međuvremenu, kiseonik je formirao jedinjenje sastava O 2 PtF 6 sa heksafluoridom platine... Bartlett je izveo eksperiment i na sobnoj temperaturi od gasovitog heksafluorida platine i gasovitog ksenona dobio je čvrstu narandžasto-žutu supstancu - ksenon heksafluoroplatinat XePtF 6, tj. čije se ponašanje ne razlikuje od ponašanja običnih hemijskih jedinjenja. Kada se zagrije u vakuumu, XePtF 6 sublimira bez raspadanja; u vodi hidrolizira, oslobađajući ksenon:

2XePtF 6 + 6H 2 O = 2Xe + O 2 + 2PtO 2 + 12HF

Kasniji rad Bartletta omogućio je da se ustanovi da ksenon, u zavisnosti od uslova reakcije, formira dva jedinjenja sa heksafluoridom platine: XePtF 6 i Xe (PtF 6) 2; kada se hidroliziraju, dobijaju se isti krajnji proizvodi. Uvjerivši se da je ksenon zaista reagirao sa heksafluoridom platine, Bartlett je napravio izvještaj i 1962. godine objavio članak u časopisu Proceedings of the Chemical Society o svom otkriću. Članak je izazvao veliko zanimanje, iako su se mnogi kemičari prema njemu odnosili s neskrivenim nepovjerenjem. Ali tri nedelje kasnije, Bartlettov eksperiment je ponovila grupa američkih istraživača na čelu sa Černikom u Nacionalnoj laboratoriji Argonne. Osim toga, bili su prvi koji su sintetizirali slična jedinjenja ksenona sa heksafluoridima rutenijuma, rodijuma i plutonijuma. Tako je otkriveno prvih pet jedinjenja ksenona: XePtF 6, Xe (PtF 6) 2, XeRuF 6, XeRhF 6, XePuF 6 - razbijen je mit o apsolutnoj inertnosti plemenitih gasova i položen početak hemije ksenona. Došlo je vrijeme da se provjeri ispravnost hipoteze o mogućnosti direktne interakcije ksenona sa fluorom.

Mešavina gasova (1 deo ksenona i 5 delova fluora) stavljena je u posudu od nikla (pošto je nikl najotporniji na fluor) i zagrejana pod relativno niskim pritiskom. Nakon sat vremena posuda je brzo ohlađena, a preostali gas u njoj je ispumpan i analiziran. Bio je to fluor. Reagovao je sav ksenon! Otvorili su posudu i u njoj pronašli bezbojne kristale XeF 4. Pokazalo se da je ksenon tetrafluorid potpuno stabilno jedinjenje; njegova molekula ima oblik kvadrata s ionima fluora u uglovima i ksenonom u sredini. Xenon tetrafluorid fluoridi živa:

XeF 4 + 2Hg = Xe + 2HgF 2

Platina je također fluorirana ovom supstancom, ali samo otopljena u fluorovodoniku.

Interesantna stvar u vezi sa hemijom ksenona je da je promenom uslova reakcije moguće dobiti ne samo XeF 4, već i druge fluoride - XeF 2, XeF 6.

Sovjetski hemičari V. M. Khutorecki i V. A. Shpansky pokazali su da za sintezu ksenon difluorida uopće nisu potrebni teški uvjeti. Prema metodi koju su predložili, mješavina ksenona i fluora (u molekularnom omjeru 1:1) se ubacuje u posudu od nikla ili nerđajućeg čelika, a kada se pritisak poveća na 35 atm, počinje spontana reakcija.

XeF 2 je jedini ksenon fluorid koji se može proizvesti bez korištenja elementarnog fluora. Nastaje djelovanjem električnog pražnjenja na mješavinu ksenona i ugljičnog tetrafluorida. Naravno, moguća je i direktna sinteza. Veoma čist XeF 2 se dobija ako se mešavina ksenona i fluora ozrači ultraljubičastim svetlom. Rastvorljivost difluorida u vodi je niska, ali njegova otopina je jako oksidacijsko sredstvo. Postepeno se samorazlaže na ksenon, kiseonik i fluorovodonik; Razgradnja se posebno brzo dešava u alkalnoj sredini. Difluorid ima oštar, specifičan miris. Od velikog teorijskog interesa je metoda za sintezu ksenon difluorida, zasnovana na izlaganju mješavine plinova ultraljubičastom zračenju (valne dužine reda 2500-3500 A). Radijacija uzrokuje cijepanje molekula fluora na slobodne atome. To je razlog za stvaranje difluorida: atomski fluor je neobično aktivan. Za dobijanje XeF 6 potrebni su stroži uslovi: 700 ° C i 200 atm. U takvim uslovima, u mešavini ksenona i fluora (odnos od 1:4 do 1:20), skoro sav ksenon se pretvara u XeF 6. Ksenon heksafluorid je izuzetno aktivan i eksplozivno se raspada. Lako reaguje sa fluoridima alkalnih metala (osim LiF):

XeF 6 + RbF = RbXeF 7,

ali na 50°C ova sol se raspada:

2RbXeF 7 = XeF 6 + Rb 2 XeF 8

Prijavljena je i sinteza višeg fluorida XeF 8, koji je stabilan samo na temperaturama ispod minus 196°C.

Sinteza prvih jedinjenja ksenona postavila je hemičarima pitanje o mestu inertnih gasova u periodnom sistemu. Ranije su plemeniti plinovi bili raspoređeni u posebnu nultu grupu, što je u potpunosti odgovaralo ideji njihove valencije. Ali kada je ksenon ušao u hemijsku reakciju, kada je postao poznat njegov viši fluor, u kojem je valencija ksenona osam (a to je sasvim u skladu sa strukturom njegovog elektronskog omotača), odlučili su da inertne gasove prenesu u grupu VIII. Nulta grupa je prestala da postoji.

Još uvijek nije bilo moguće natjerati ksenon da reagira bez sudjelovanja fluora (ili nekih njegovih spojeva). Sva trenutno poznata jedinjenja ksenona dobijaju se iz njegovih fluorida. Ove supstance imaju povećanu reaktivnost. Interakcija ksenon fluorida sa vodom je najbolje proučena. Hidroliza XeF 4 u kiseloj sredini dovodi do stvaranja ksenon oksida XeO 3 - bezbojnih kristala koji difunduju u vazduhu. Molekul XeO 3 ima strukturu spljoštene trouglaste piramide sa atomom ksenona na vrhu. Ova veza je izuzetno nestabilna; kada se raspadne, snaga eksplozije se približava snazi ​​eksplozije TNT-a. Nekoliko stotina miligrama XeO 3 je dovoljno da se eksikator raznese u komade. Moguće je da će se vremenom ksenon trioksid koristiti kao eksploziv za drobljenje. Takvi eksplozivi bi bili vrlo zgodni, jer su svi proizvodi eksplozivne reakcije plinovi. U međuvremenu, korištenje ksenon trioksida u tu svrhu je preskupo – uostalom, u atmosferi ima manje ksenona nego zlata u morskoj vodi, a proces izolacije je previše radno intenzivan. Podsjetimo, da bi se dobio 1 m 3 ksenona, potrebno je preraditi 11 miliona m 3 zraka. Nestabilna kiselina heksavalentnog ksenona H 6 XeO 6 koja odgovara trioksidu nastaje kao rezultat hidrolize XeF 6 na 0 ° C:

XeF 6 + 6H 2 O = 6HF + H 6 XeO 6

Ako se produktima ove reakcije brzo doda Ba (OH) 2, taloži se bijeli amorfni talog Ba 3 XeO 6. Na 125°C razlaže se na barij oksid, ksenon i kisik. Dobijene su slične soli natrijum i kalijum ksenonata. Kada ozon djeluje na otopinu XeO 3 u jednomolarnom natrijevom hidroksidu, nastaje so ksenona više kiseline Na 4 XeO 6. Natrijum perksenonat se može izolovati u obliku bezbojnog kristalnog hidrata Na4XeO6 · 6H 2 O. Hidroliza XeF 6 u natrijumovim i kalijum hidroksidima takođe dovodi do stvaranja perksenonata. Ako se čvrsta so Na 4 XeO 6 tretira rastvorom olova, srebra ili uranil nitrata, dobijaju se odgovarajući perksenonati: PbXeO 6 i (UO 2) 2XeO 6 su žute, a Ag 4 XeO 6 crne boje. Slične soli proizvode kalijum, litijum, cezijum i kalcijum.

Oksid koji odgovara višoj kiselini ksenona dobija se reakcijom Na 4 XeO 6 sa bezvodnom ohlađenom sumpornom kiselinom. Ovo je ksenon tetroksid XeO 4. U njemu, kao iu oktafluoridu, valencija ksenona je osam. Čvrsti tetroksid na temperaturama iznad 0°C razlaže se na ksenon i kisik, a plinoviti (na sobnoj temperaturi) - na ksenon trioksid, ksenon i kisik. Molekul XeO 4 ima oblik tetraedra sa atomom ksenona u centru. U zavisnosti od uslova, hidroliza ksenon heksafluorida može se odvijati na dva načina; u jednom slučaju se dobija tetraoksifluorid XeOF 4, u drugom - dioksifluorid XeO 2 F 2. Direktna sinteza iz elemenata dovodi do stvaranja oksifluorida XeOF 2. Sve su bezbojne čvrste materije, stabilne u normalnim uslovima.

Nedavno proučavana reakcija ksenon difluorida sa bezvodnim HC1O 4 je vrlo zanimljiva. Kao rezultat ove reakcije, dobijeno je novo jedinjenje ksenona, XeClO 4 - izuzetno snažno oksidaciono sredstvo, vjerovatno najmoćnije od svih perhlorata.

Sintetizovana su i jedinjenja ksenona koja ne sadrže kiseonik. To su uglavnom dvostruke soli, produkti interakcije ksenonskih fluorida sa fluoridima antimona, arsena, bora, tantala: XeF 2 SbF 5, XeF 6 AsF 3, XeF 6 BF 3 i XeF 2 2TaF 5. Na kraju su dobijene supstance tipa XeSbF 6, stabilne na sobnoj temperaturi, i XeSiF 6, nestabilni kompleks.

Hemičari imaju na raspolaganju vrlo male količine radona, ali su uspjeli ustanoviti da on također stupa u interakciju s fluorom, stvarajući neisparljive fluoride. Za kripton, KrF2 difluorid i KrF 4 tetrafluorid su izolovani i ispitani na svojstva koja podsećaju na jedinjenja ksenona.

3.3 Priprema argona.

Zemljina atmosfera sadrži 66 · 10 13 tona argona. Ovaj izvor argona je neiscrpan, pogotovo jer se gotovo sav argon prije ili kasnije vraća u atmosferu, jer pri upotrebi ne trpi nikakve fizičke ili kemijske promjene. Izuzetak su vrlo male količine izotopa argona, koji se troše za proizvodnju novih elemenata i izotopa u nuklearnim reakcijama. Argon se proizvodi kao nusproizvod kada se zrak razdvoji na kisik i dušik. Obično se koriste uređaji za odvajanje zraka s dvostrukom rektificiranjem, koji se sastoje od donje kolone visokog pritiska (pretlačna separacija), gornje kolone niskog pritiska i srednjeg kondenzatora-isparivača. Na kraju, dušik se uklanja odozgo, a kisik iz prostora iznad kondenzatora. Isparljivost argona je veća od one kisika, ali manja od isparljivosti dušika. Stoga se frakcija argona odabire na tački koja se nalazi otprilike na trećini visine gornjeg stupa i odvodi u posebnu kolonu. Sastav frakcije argona: 10...12% argona, do 0,5% azota, ostatak je kiseonik. U „argonskoj“ koloni spojenoj na glavni aparat, argon se proizvodi sa dodatkom 3...10% kiseonika i 3...5% azota. Zatim slijedi prečišćavanje “sirovog” argona od kisika (hemijski ili adsorpcijom) i od dušika (rektifikacijom). Argon čistoće do 99,99% sada se proizvodi u industrijskim razmjerima. Argon se takođe ekstrahuje iz otpada proizvodnje amonijaka – iz azota koji ostaje nakon što je veći deo vezan za vodonik. Argon se skladišti i transportuje u bocama zapremine 40 litara, obojenim u sivo sa zelenom trakom i zelenim natpisom. Pritisak u njima je 150 atm. Ekonomičnije je transportovati tečni argon, za koji se koriste Dewarove tikvice i posebni rezervoari. Vještački radioizotopi argona dobijeni su zračenjem nekih stabilnih i radioaktivnih izotopa (37 Cl, 36 Ar, ​​40 Ar, 40 Ca) protonima i deuteronima, kao i zračenjem proizvoda koji nastaju u nuklearnim reaktorima tokom raspada uranijuma. sa neutronima. Izotopi 37 Ar i 41 Ar koriste se kao radioaktivni tragači: prvi - u medicini i farmakologiji, drugi - u proučavanju tokova gasova, efikasnosti ventilacije i u raznim naučnim istraživanjima. Ali, naravno, ovo nisu najvažnije upotrebe argona.

3.4 Fiziološki učinak inertnih plinova.

Bilo je prirodno očekivati ​​da takve hemijski inertne supstance kao što su inertni gasovi ne bi trebalo da utiču na žive organizme. Ali to nije istina. Udisanje viših inertnih plinova (naravno, pomiješanih s kisikom) dovodi osobu u stanje slično opijenosti alkoholom. Narkotično dejstvo inertnih gasova uzrokovano je otapanjem u nervnim tkivima. Što je veća atomska težina inertnog gasa, veća je njegova rastvorljivost i jači narkotički efekat.

Sada o efektu argona na živi organizam. Prilikom udisanja mješavine od 69% Ar, 11% dušika i 20% kisika pod pritiskom od 4 atm dolazi do pojave narkoze, koje su mnogo izraženije nego pri udisanju zraka pod istim pritiskom. Anestezija nestaje odmah nakon prestanka dovoda argona. Razlog je nepolarnost molekula argona, dok povećani pritisak povećava rastvorljivost argona u nervnim tkivima. Biolozi su otkrili da argon potiče rast biljaka. Čak iu atmosferi čistog argona, niknulo je sjeme pirinča, kukuruza, krastavaca i raži. Luk, šargarepa i zelena salata dobro rastu u atmosferi koja se sastoji od 98% argona i samo 2% kiseonika.

IV Primena inertnih gasova.

Helijum je važan izvor niskih temperatura. Na temperaturi tekućeg helijuma praktično nema toplotnog kretanja atoma i slobodnih elektrona u čvrstim materijama, što omogućava proučavanje mnogih novih fenomena, kao što je supravodljivost u čvrstom stanju.

Plin helijum se koristi kao laki gas za punjenje balona. Budući da nije zapaljiv, dodaje se vodoniku kako bi se napunila školjka vazdušnog broda.

Pošto je helijum manje rastvorljiv u krvi od azota, velike količine helijuma se koriste u smešama za disanje za rad pod pritiskom, na primer tokom ronjenja na moru, pri stvaranju podvodnih tunela i konstrukcija. Kod upotrebe helijuma dekompresija (oslobađanje otopljenog plina iz krvi) je manje bolna za ronioca, manja je vjerovatnoća dekompresijske bolesti, a eliminiran je i fenomen dušične narkoze, stalnog i opasnog pratioca rada ronioca. Mešavine He–O 2 se, zbog niske viskoznosti, koriste za ublažavanje napada astme i raznih respiratornih oboljenja.

Helij se koristi kao inertni medij za elektrolučno zavarivanje, posebno magnezijuma i njegovih legura, u proizvodnji Si, Ge, Ti i Zr, za hlađenje nuklearnih reaktora.

Druge upotrebe helijuma su za plinsko podmazivanje ležajeva, u brojačima neutrona (helijum-3), plinskim termometrima, rendgenskoj spektroskopiji, skladištenju hrane i visokonaponskim prekidačima. Pomiješan s drugim plemenitim plinovima, helij se koristi u vanjskoj neonskoj reklami (u cijevima za plinsko pražnjenje). Tečni helijum je koristan za hlađenje magnetnih superprovodnika, akceleratora čestica i drugih uređaja. Neobična primjena helijuma kao rashladnog sredstva je proces kontinuiranog miješanja 3 He i 4 He kako bi se stvorile i održale temperature ispod 0,005 K

Područja primjene ksenona su raznolika i ponekad neočekivana. Čovjek koristi i njegovu inertnost i njegovu divnu sposobnost da reagira s fluorom. U tehnologiji rasvjete, visokotlačne ksenonske sijalice su stekle priznanje. U takvim lampama lučno pražnjenje sija u ksenonu, koji je pod pritiskom od nekoliko desetina atmosfera. Svjetlost u ksenonskim lampama se pojavljuje odmah nakon uključivanja, svijetla je i ima kontinuirani spektar - od ultraljubičastog do blizu infracrvenog. Ksenon ljekari koriste i za fluoroskopske preglede mozga. Poput baritne kaše, koja se koristi za intestinalno podsvjetlovanje, ksenon snažno apsorbira rendgenske zrake i pomaže u pronalaženju lezija. Međutim, potpuno je bezopasan. Aktivni izotop elementa br. 54, ksenon - 133, koristi se u proučavanju funkcionalne aktivnosti pluća i srca.

Puhanjem argona kroz tečni čelik iz njega se uklanjaju plinovite inkluzije. Ovo poboljšava svojstva metala.

Elektrolučno zavarivanje u okruženju argona sve se više koristi. U mlazu argona moguće je zavariti proizvode tankih stijenki i metale za koje se prije smatralo da su teški za zavarivanje. Ne bi bilo pretjerano reći da je električni luk u atmosferi argona revolucionirao tehnologiju rezanja metala. Proces je bio mnogo brži i postalo je moguće rezati debele limove od najvatrostalnijih metala. Argon upuhan duž stuba luka (pomiješan s vodikom) štiti rezane ivice i volframovu elektrodu od stvaranja oksidnih, nitridnih i drugih filmova. Istovremeno, on komprimira i koncentriše luk na maloj površini, uzrokujući da temperatura u zoni rezanja dostigne 4000-6000 °C. Osim toga, ovaj plinski mlaz izduvava proizvode rezanja. Prilikom zavarivanja u mlazu argona, nema potrebe za fluksovima i premazima elektroda, pa stoga nema potrebe za čišćenjem šava od troske i ostataka fluksa.

Neon i argon se koriste kao punila u neonskim lampama i lampama za dnevnu svjetlost.Krypton se koristi za punjenje običnih lampi kako bi se smanjilo isparavanje i povećala svjetlina volframove niti. Visokotlačne kvarcne lampe, koje su najmoćniji izvori svjetlosti, punjene su ksenonom. Helijum i argon se koriste u gasnim laserima.

Spisak korišćene literature

1. Petrov M.M., Mikhilev L.A., Kukushkin Yu.N. "Neorganska hemija"

2. Guzey L.S. Predavanja iz opšte hemije”

3. Ahmetov N.S. “Opća i neorganska hemija”

4. Nekrasov B.V. “Udžbenik opšte hemije”

5. Glinka N.L. „Opšta hemija

6. Khodakov Yu.V. “Opća i neorganska hemija”

Otvaranje:

Godine 1893. skrenuta je pažnja na neslaganje između gustine azota iz vazduha i azota dobijenog razgradnjom azotnih jedinjenja: litar azota iz vazduha težio je 1,257 g, a dobijen hemijski 1,251 g. Veoma tačna studija sastava vazduha koji je sproveden da bi se razjasnila ova misteriozna okolnost pokazala je da nakon što su uklonjeni sav kiseonik i azot, postoji mali ostatak (oko 1%) koji nije hemijski reagovao ni sa čim.

Otkriće novog elementa, nazvanog argon (na grčkom znači neaktivan), tako je predstavljalo „trijumf trećeg decimalnog mesta“. Ispostavilo se da je molekulska težina argona 39,9 g/mol.

Sledeći inertni gas koji će biti otkriven, helijum („solarni“), otkriven je na Suncu ranije nego na Zemlji. To se pokazalo mogućim zahvaljujući metodi spektralne analize razvijenoj 50-ih godina prošlog stoljeća.

Nekoliko godina nakon otkrića argona i helijuma (1898. godine), iz zraka su izolirana još tri plemenita plina: neon („novi“), kripton („skriveni“) i ksenon („vanzemaljski“). Koliko ih je bilo teško otkriti vidi se iz činjenice da 1 m 3 zraka, uz 9,3 litara argona, sadrži samo 18 ml neona, 5 ml helijuma, 1 ml kriptona i 0,09 ml ksenona.

Posljednji inertni plin, radon, otkriven je 1900. godine prilikom proučavanja određenih minerala. Njegov sadržaj u atmosferi je samo 6-10-18% zapremine (što odgovara 1-2 atoma po kubnom centimetru). Procjenjuje se da cijela Zemljina atmosfera sadrži samo 374 litara radona.

Fizička svojstva:

Svi plemeniti plinovi su bezbojni i sastoje se od monoatomskih molekula. Razdvajanje inertnih plinova zasniva se na razlici u njihovim fizičkim svojstvima.

Inertni gasovi su bezbojni i bez mirisa. Prisutni su u malim količinama u vazduhu.Inertni gasovi nisu otrovni. Međutim, atmosfera s povećanom koncentracijom inertnih plinova i odgovarajućim smanjenjem koncentracije kisika može imati zagušujući učinak na osobu, uključujući gubitak svijesti i smrt. Poznati su slučajevi smrti zbog curenja argona.

Tačka topljenja, °C
Tačka ključanja, °C

Količina topline potrebna za prijelaz tvari iz čvrstog u tekuće stanje naziva se toplina fuzije, a prijelaz iz tekućeg u parno stanje naziva se toplina isparavanja. Obe veličine se obično nazivaju prelazima koji se dešavaju pod normalnim pritiskom. Za inertne plinove imaju sljedeće vrijednosti (kcal/g-atom):

Toplota topljenja
Toplota isparavanja

U nastavku su upoređeni kritične temperature inertni gasovi i oni pritisci koji su potrebni i dovoljni za njihov prelazak na ovim temperaturama iz gasovitog u tečno stanje, - kritični pritisci:

Kritična temperatura, °C
Kritični pritisak, atm

Ovo je zanimljivo :

Pitanje atomicnosti molekula argona je riješeno korištenjem kinetičke teorije. Prema njemu, količina toplote koju treba utrošiti da se gram-molekul gasa zagreje za jedan stepen zavisi od broja atoma u njegovom molekulu. Pri konstantnoj zapremini, gram-molekulu jednoatomnog gasa potrebno je 3 izmet, dijatomski - 5 kal. Za argon eksperiment je dao 3 izmet, što je ukazivalo na monoatomsku prirodu njegovog molekula.Isto važi i za druge inertne gasove.

Helijum je bio poslednji gas koji je preveden u tečno i čvrsto stanje. U vezi s njim, postojale su posebne poteškoće zbog činjenice da se kao rezultat ekspanzije na uobičajenim temperaturama helijum ne hladi, već zagrijava. Tek ispod -250 °C počinje da se ponaša „normalno“. Iz toga slijedi da se uobičajeni proces ukapljivanja mogao primijeniti na helijum tek nakon što je prethodno bio jako ohlađen. S druge strane, kritična temperatura helijuma je izuzetno niska. Zbog ovih okolnosti, povoljni rezultati pri radu sa helijumom postignuti su tek nakon savladavanja tehnike rada sa tečnim vodonikom, čijim isparavanjem je jedino bilo moguće ohladiti helijum na potrebne temperature. Prvi put je bilo moguće dobiti tečni helijum 1908. godine, čvrsti helijum-V1926

Hemijska svojstva:

Inertne gasove karakteriše potpuni (He, Ne, Ar) ili skoro potpuni (Kr, Xe, Rn) nedostatak hemijske aktivnosti. U periodnom sistemu čine posebnu grupu (VIII). Ubrzo nakon otkrića inertnih plinova, nova grupa koju su formirali u periodnom sistemu nazvana je nula, kako bi se naglasila nulta valentnost ovih elemenata, odnosno nedostatak njihove kemijske aktivnosti. Ovaj naziv se često koristi u današnje vrijeme, međutim, u suštini periodičnog zakona, ispravnije je smatrati grupu inertnih plinova osmom grupom, jer odgovarajući periodi ne počinju ovim elementima, već se završavaju.

Odsustvo potpune hemijske inertnosti u teškim inertnim gasovima otkriveno je tek 1962. godine. Pokazalo se da su u stanju da se kombinuju sa najaktivnijim metaloidom - fluorom (i samo sa njim). Ksenon (i radon) reagiraju prilično lako, kripton mnogo teže. Dobijeni su XeF 2 , XeF 4 , XeF 6 i niskostabilan KrF 2 . Sve su bezbojne isparljive kristalne supstance.

Xenon difluorid(XeF 2) - polako nastaje pod uticajem dnevne svetlosti na mešavinu Xe i F 2 pri nultim uslovima. Ima karakterističan neugodan miris. Formiranje molekule zahtijeva ekscitaciju atoma ksenona od 5s 2 5p 6 do najbližeg dvovalentnog stanja 5s 2 5p 5 s 1 - 803 kJ/mol, do 5s 2 5p 5 6p 1 -924 kJ/mol, 25s 1 2 5 p 6d 1 - 953 kJ/mol.

Xe+F 2 →XeF 2

0,15 mol/l se rastvara u vodi. Otopina je vrlo jak oksidant. Rastvor se razlaže prema sljedećoj shemi:

XeF 2 +H 2 O →HF+Xe+O 2 (proces se odvija brže u alkalnoj sredini, sporije u kiseloj sredini).

ksenontetrafluorid- nastala od jednostavnih supstanci, reakcija je vrlo egzotermna i najstabilniji je od svih fluorida.

XeF 4 +2Hg=2HgF 2 +Xe

XeF 4 +Pt=PtF 4 +Xe

Kvalitativna reakcija na ksenon tetrafluorid :

XeF 4 +4KI=4KF+2I 2 ↓+Xe

Ksenon tetrafluorid se razlaže prema sljedećim shemama:

3Xe 4+ →Xe 6+ +2Xe 0 (u kiseloj sredini).

Xe 4+ →Xe 0 +Xe 8+ (u alkalnom mediju).

Ksenon heksafluorid je bezbojan, poznat u 3 kristalne modifikacije. Na 49 ℃, pretvara se u žutu tečnost, kada se stvrdnjava ponovo gubi boju. Pare su blijedo žute boje. Eksplozivno se raspada. Pod uticajem vlažnog vazduha hidrolizuju:

XeF 6 +H 2 O→2HF+OXeF 4

OXeF 4 je bezbojna tečnost, manje reaktivna od XeF 6. Formira kristalne hidrate sa fluoridima alkalnih metala, na primer: KF∙OXeF 4

Daljnjom hidrolizom može se proizvesti ksenon trioksid:

XeF 6 +3H 2 O→XeO 3 +6HF

XeO 3 je bezbojna eksplozivna tvar koja difundira u zraku. Eksplozivno se raspada, ali kada se lagano zagreje na 40 stepeni Celzijusa, dolazi do reakcije:

2XeO 3 →2Xe+3O 2

Postoji kiselina koja formalno odgovara ovom oksidu - H 2 XeO 4. Postoje soli koje odgovaraju ovoj kiselini: MHXeO 4 ili MH 5 XeO 6, dobijena je kiselina (M - od natrijuma do cezija) koja odgovara posljednjoj soli:

3XeF 4 +6Ca(OH) 2 →6CaF 2 ↓+Xe+2H 2 XeO 6

U jako alkalnom okruženju, Xe 6+ dismutira:

4Xe 6+ →Xe 0 +3Xe 8+

Kripton difluorid- isparljiv, bezbojan kristali , hemijski aktivna supstanca. Na povišenim temperaturama se raspada na fluorni kripton . Prvo je dobiven djelovanjem električnog pražnjenja na mješavinu tvari, na -188℃:

F 2 +Kr→KrF 2

Razlaže se vodom prema sljedećoj shemi:

2KrF 2 +2H 2 O→O 2 +4HF+2Kr

Primena inertnih gasova:

Inertni plinovi nalaze prilično raznoliku praktičnu primjenu. Posebno je važna uloga helijuma u postizanju niskih temperatura, budući da je tečni helijum najhladniji od svih tečnosti.Veštački vazduh, u kome je azot zamenjen helijumom, prvo je korišćen da bi se obezbedilo disanje ronilaca. Rastvorljivost plinova se jako povećava s povećanjem pritiska, stoga, kada se ronilac spusti u vodu i opskrbi se običnim zrakom, krv rastvara više dušika nego u normalnim uvjetima. Prilikom izrona, kada pritisak opadne, otopljeni dušik počinje da se oslobađa i njegovi mjehurići djelimično začepljuju male krvne žile, čime se narušava normalna cirkulacija krvi i izazivaju napadi „kesonske bolesti“. Zahvaljujući zamjeni azota helijumom, bolna dejstva su naglo oslabljena zbog znatno manje rastvorljivosti helijuma u krvi, što je posebno uočljivo pri visokim pritiscima. Rad u atmosferi „helijumskog“ vazduha omogućava roniocima da se spuste na velike dubine (preko 100 m) i značajno produže boravak pod vodom.

Pošto je gustina takvog vazduha otprilike tri puta manja od gustine normalnog vazduha, mnogo je lakše disati. To objašnjava veliku medicinsku važnost helijum zraka u liječenju astme, gušenja itd., kada čak i kratkotrajno olakšanje disanja pacijentu može spasiti život. Slično helijumu, "ksenonski" vazduh (80% ksenon, 20% kiseonik) ima snažno narkotično dejstvo kada se udiše, što se može koristiti u medicini.

Neon i argon se široko koriste u elektroindustriji. Kada električna struja prođe kroz staklene cijevi napunjene ovim plinovima, plin počinje svijetliti, što se koristi za oblikovanje svjetlećih natpisa.

Neonske cijevi velike snage ovog tipa posebno su pogodne za svjetionike i druge signalne uređaje, jer je njihovo crveno svjetlo malo blokirano maglom. Boja sjaja helija mijenja se od ružičaste preko žute do zelene kako se njegov tlak u cijevi smanjuje. Ar, Kr i Xe karakteriziraju različite nijanse plave.

Argon (obično pomešan sa 14% azota) se takođe koristi za punjenje električnih lampi. Zbog svoje znatno niže toplotne provodljivosti, kripton i ksenon su još pogodniji za ovu svrhu: električne lampe punjene njima daju više svjetlosti uz istu potrošnju energije, bolje podnose preopterećenje i izdržljivije su od konvencionalnih.

Urednik: Galina Nikolaevna Kharlamova